專利名稱：用于ac電機(jī)的繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多相交流繞組的繞組，特別是具有多個(gè)并聯(lián)的繞組組的定子繞組，每個(gè)繞組組可用獨(dú)立電源供電繞組組，其中，交流電機(jī)有多個(gè)極，并且當(dāng)從一個(gè)極移動(dòng)到另一個(gè)極時(shí)，繞組組的位置周期性移位。
背景技術(shù)：
多繞組系統(tǒng)用于交流電機(jī)的一些實(shí)施方案中，使得根據(jù)應(yīng)用按照適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)繞組和對(duì)繞組進(jìn)行分類成為可能。例如，在一個(gè)應(yīng)用中繞組可以被制造為并聯(lián)連接在一起的繞組，而在另一個(gè)應(yīng)用中可被制造為串聯(lián)連接的繞組。交流電機(jī)的規(guī)格和特點(diǎn)會(huì)自然地發(fā)生變化。為了確保交流電機(jī)的運(yùn)行，在某些應(yīng)用中，定子裝配有兩個(gè)或多個(gè)繞組，在該情況下，每個(gè)繞組足夠獨(dú)立運(yùn)行電機(jī)。例如，交流電機(jī)可以包括裝配到同一槽位的兩個(gè)相同的繞組，在該情況下，第一個(gè)繞組故障后可啟用第二個(gè)繞組。然而這種布置浪費(fèi)較多交流電機(jī)的容量。多極交流電機(jī)定子繞組包括線圈組，通過(guò)并聯(lián)或者串聯(lián)連接線圈組而將它們形成在分支中。并聯(lián)分支也可以從獨(dú)立的相互相同的電壓源供電。并聯(lián)分支中的線圈必須始終位于極區(qū)域中的同一位置，以便感應(yīng)到線圈上的電壓精確地相等和同相。實(shí)際上，大功率電動(dòng)機(jī)應(yīng)用要求將多個(gè)變頻器用于為一個(gè)并聯(lián)的繞組或者多個(gè)獨(dú)立的繞組供電。如果系統(tǒng)要求部分冗余，通常采用相互移相的變頻器電源。但是，如果使用并聯(lián)的可控的同相變頻器，則會(huì)更簡(jiǎn)單。當(dāng)交流電機(jī)采用變頻器控制時(shí)，變頻器也可以被保護(hù)。從W08403400中可認(rèn)識(shí)到一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)解決方案，其中定子繞組分為多個(gè)獨(dú)立供電并位于定子圓周的不同位置的槽。不同定子槽彼此間電氣和磁力隔離。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)槽及其供電電源沒(méi)有被使用時(shí)，該定子的該部分相應(yīng)是無(wú)效能的。從W02007128747中可認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)的最小為四極的三相交流電機(jī)，并且定子槽的數(shù)目是相數(shù)乘以極的數(shù)目的平方或者它的倍數(shù)。從該公開(kāi)所獲得的解決方案中，繞組系統(tǒng)的數(shù)目等于極的數(shù)目，并且變頻器為每個(gè)冗余繞組系統(tǒng)供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了開(kāi)發(fā)一種包含冗余定子繞組的新的交流電機(jī)，其利用交流電機(jī)的特點(diǎn)和容量并且控制設(shè)備與之前相比對(duì)其更為有效地進(jìn)行控制。為了達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明的特征在于為并聯(lián)的繞組組的數(shù)目大于二，并且交流電機(jī)極的數(shù)目為偶數(shù)，是繞組組的數(shù)目的倍數(shù)。本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式特征在于從屬權(quán)利要求中所列出的特征。在本發(fā)明中，屬于不同組的線圈的位置在極區(qū)域內(nèi)有規(guī)律地循環(huán)，且這些線圈串聯(lián)。當(dāng)槽數(shù)目與單個(gè)繞組的數(shù)目相同或是它的倍數(shù)時(shí)，可使得屬于不同繞組的分支在電氣上完全相同。旋轉(zhuǎn)線圈位置的優(yōu)點(diǎn)在于如果一個(gè)供電系統(tǒng)缺失，則在電機(jī)的氣隙中產(chǎn)生對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)解決方案，以一個(gè)新穎的方式來(lái)使用并聯(lián)的繞組組以及為它們供電的變頻器的想法。具體而言，本發(fā)明適用于極的數(shù)目為N乘以繞組數(shù)目的偶數(shù)的情形，其中N為最小值為2的整數(shù)，并且交流電機(jī)的每個(gè)繞組由其它自己的變頻器供電。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電機(jī)是包含由三個(gè)變頻器供電的三個(gè)繞組組的電機(jī)，極的數(shù)目為隊(duì)*3*2，其中N1是整數(shù)，例如電機(jī)具有6個(gè)、12個(gè)或18個(gè)極。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，電機(jī)是包含由四個(gè)變頻器供電的四個(gè)繞組組的電機(jī)，極的數(shù)目為N2*4*2，其中N2是大于或者等于2的整數(shù)，例如電機(jī)具有采用4個(gè)變頻器供電的8個(gè)、12個(gè)、16個(gè)或20個(gè)極。如果一個(gè)變頻器故障，在使用中仍將相應(yīng)地保留2/3或3/4的額定功率。如果對(duì)于交流電機(jī)和給其供電的變頻器臨時(shí)允許高于標(biāo)注值的溫度增加，例如，在超出了等級(jí)B中的標(biāo)注溫度的功率處允許根據(jù)溫度等級(jí)F的電機(jī)負(fù)載，則甚至可使用較2/3或3/4更高的功率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，交流電機(jī)相以及為其供電的變頻器的數(shù)目最小為三。除了普通的三相電機(jī)，交流電機(jī)也可以為五相或其他多相電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)繞組組的繞組被布置到每個(gè)極。


將參照附圖在下文中詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的交流電機(jī)，其由三個(gè)變頻器供電。圖2示出了根據(jù)圖1的交流的繞法。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的交流電機(jī)，其由四個(gè)變頻器供電。圖4示出了根據(jù)圖3的交流的繞法。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的交流電機(jī)2包括三個(gè)繞組系統(tǒng)4、6、8，每個(gè)繞組系統(tǒng)包括一個(gè)三相繞組。繞組系統(tǒng)4包括相繞組U1' V1, W1,從變頻器10供電。相應(yīng)的，繞組系統(tǒng)6包括相繞組U2、V2、W2,從變頻器12供電以及繞組系統(tǒng)8包括相繞組U3、V3, W3,從變頻器14供電。變頻器10、12和14被圖示為可調(diào)的逆變器，其從直流產(chǎn)生可變頻率輸出電壓。應(yīng)當(dāng)理解直流在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中是采用眾所周知的方法從配電網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生。變頻器10、12和14是獨(dú)立起作用的獨(dú)立的設(shè)備，從而它們的運(yùn)行不依賴其它并聯(lián)的變頻器的運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，變頻器可采用同步方式進(jìn)行控制，從而它們的輸出頻率和輸出電壓實(shí)質(zhì)上是相同的。圖2中的表是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例中的圖1的系統(tǒng)中的交流電機(jī)定子槽中的繞組分布的示意圖，其中交流電機(jī)具有沿著定子圓周均勻分布的6個(gè)極。在圖2中，對(duì)于每個(gè)極，在頂部處在行20指示極的編號(hào)。行22行包含槽的順序號(hào)1-54。行24標(biāo)示了裝配到槽的上層的相繞組的符號(hào)，以及行26標(biāo)示了裝配到槽的下層的相繞組的符號(hào)。交流電機(jī)包括全距繞組，其包含三個(gè)繞組組，采用相繞組U1、Vp Wi標(biāo)記，其中i為1、2、3。交流電機(jī)極的數(shù)目是二乘以繞組系統(tǒng)數(shù)目，或者6。圖2示出的定子的線槽系數(shù)(即每相以及每極的槽的數(shù)目)是三。圍繞極1(槽1-9)的繞組組的相繞組按繞組組編號(hào)1、2、3的順序定位在上層的相中。圍繞極2 (槽10-18)，繞組組移位一個(gè)槽位，繞組組的相繞組按2、3、I的順序定位。圍繞極3(槽19-27)，相繞組按3、2、1的順序定位。相應(yīng)的，圍繞極4、5、6，在槽28-54的相繞組的定位與極1、2、3的定位對(duì)應(yīng)。關(guān)于槽的下層，繞組組的繞組相Ui' Vi, Wi按照同樣的方式循環(huán)。如果由于繞組或者給它供電的電源故障而導(dǎo)致在圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例中一個(gè)繞組未使用，則交流電機(jī)可以以它的初始標(biāo)注規(guī)格的2/3功率運(yùn)行。如果對(duì)于交流電機(jī)或?qū)ζ涔╇姷碾娫矗试S百分之五十的短期或臨時(shí)過(guò)載，則可相應(yīng)地在短期或長(zhǎng)期內(nèi)以其標(biāo)注功率使用電機(jī)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中，四個(gè)變頻器給具有四個(gè)并聯(lián)的繞組系統(tǒng)的交流電機(jī)供電。根據(jù)圖3的交流電機(jī)30包括四個(gè)繞組系統(tǒng)32、34、36、38，每個(gè)包含三相繞組。繞組系統(tǒng)32包括相繞組U1JpW1,從變頻器40供電。相應(yīng)地，繞組系統(tǒng)34包括相繞組U2、V2, W2,從變頻器42供電，以及繞組系統(tǒng)36包括相繞組U3、V3, W3,從變頻器44供電，以及繞組系統(tǒng)38包括相繞組U4、V4、W4，從變頻器46供電。變頻器40、42、44和46在它們的屬性方面與圖1的變頻器10、12和14對(duì)應(yīng)。圖4中的表是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例中的圖3的系統(tǒng)中的交流電機(jī)定子槽中的繞組分布的示意圖，其中交流電機(jī)具有沿著定子圓周均勻分布12個(gè)極。圖4的表中，對(duì)于每個(gè)極，在頂部處在行50指示極的編號(hào)。行52包含槽的順序號(hào)1-144。行54標(biāo)示了裝配到槽的上層的相繞組的符號(hào)，行56標(biāo)示了裝配到槽的下層的相繞組的符號(hào)。交流電機(jī)包括具有四個(gè)繞組組(采用相繞組UiJpWi標(biāo)記，其中i為1、2、3、4)的全距繞組。交流電機(jī)極的數(shù)目是三乘以繞組系統(tǒng)數(shù)目，或者12。圖4示出的定子的線槽系數(shù)(即每相和每極的槽的數(shù)目)是四。圍繞極1，槽1-12，繞組組的相繞組按繞組組編號(hào)1、2、3的順序定位在上層中。圍繞極2，槽13-24，繞組組的相繞組移位一個(gè)槽位，繞組組的相繞組按2、3、4、I的順序定位。圍繞極3，槽25-36，繞組組的相繞組按3、4、1、2的順序定位。圍繞極4，槽37-48，繞組組的相繞組按4、1、2、3的順序定位。圍繞極5、6、7、8，在槽97-144，繞組組的相繞組的定位與極1、2、3、4處的繞組組的相繞組的定位相對(duì)應(yīng)，而沒(méi)有分別示出。在槽的下層，繞組相Ui^ Vi, Wi按照同樣的方式 循環(huán)。如果由于繞組或者給它供電的電源故障而導(dǎo)致在圖4所示的本發(fā)明的實(shí)施例中一個(gè)繞組未使用，則交流電機(jī)可以以它的初始標(biāo)注規(guī)格的2/3功率運(yùn)行。如果對(duì)于交流電機(jī)或?qū)ζ涔╇姷碾娫?，允許百分之三十三的短期或臨時(shí)過(guò)載，則可相應(yīng)地在短期或長(zhǎng)期內(nèi)以其標(biāo)注功率使用電機(jī)。在圖4所述的實(shí)施例中，兩個(gè)繞組組或給其供電的電源發(fā)生故障允許以它的標(biāo)注功率的一半繼續(xù)使用系統(tǒng)。以上借助于特定的實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，范圍可在權(quán)利要求定義的框架中變化。例如，取代所示的三相交流電機(jī)和變頻器，系統(tǒng)的相的數(shù)目可以更高。根據(jù)本發(fā)明的交流電機(jī)可以作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種多相交流電機(jī)的繞組，特別是定子繞組，其具有多個(gè)并聯(lián)的繞組組(U1, V1, W1 ；U2, V2, W2 ;U3，V3，W3),每個(gè)繞組組由獨(dú)立電源(10，12，14)供電，其中所述交流電機(jī)具有多個(gè)極，并且其中在從一個(gè)極(20)移動(dòng)到另一個(gè)極后，所述繞組組的位置周期性移位，其特征在于并聯(lián)的繞組組(HW1 ;U2，V2，W2;U3，V3，W3)的數(shù)目大于二，并且交流電機(jī)(2)的極的數(shù)目是偶數(shù)，是繞組組的數(shù)目的倍數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞組，其特征在于所述交流電機(jī)(2)至少具有三個(gè)相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于并聯(lián)的繞組組(UpVnW1;U2，V2，W2 ；U3,V3, W3)的數(shù)目是三，其中，所述交流電機(jī)的極的數(shù)目是&*3*2，其中N1是整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于并聯(lián)的繞組組(UpVnW1;U2，V2，W2 ；U3,V3, W3 ;U4，V4，W4)的數(shù)目是四，其中，所述交流電機(jī)的極的數(shù)目是隊(duì)*4，其中N2是整數(shù)二或者更大的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一個(gè)所述的繞組，其特征在于每個(gè)繞組組(UnVpW1;U2，V2，W2 ；U3, V3, W3)的繞組被布置到每極當(dāng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有多個(gè)并聯(lián)的繞組組(U1，V1，W1；U2，V2，W2；U3，V3，W3)的多相交流電機(jī)的定子繞組，每個(gè)繞組組可用獨(dú)立的電源供電。當(dāng)從一個(gè)極(20)移動(dòng)到向另一極時(shí)，繞組組的位置周期性移位。并聯(lián)的繞組組(U1，V1，W1；U2，V2，W2；U3，V3，W3)的數(shù)目大于二，并且交流電機(jī)的極的數(shù)目偶數(shù)，是繞組組的數(shù)目的倍數(shù)。
文檔編號(hào)H02K3/28GK103119832SQ201180025836
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者J·雅維南, S·卡內(nèi)瓦 申請(qǐng)人:Abb有限公司